บริเวณเขตคลองสามวาในปัจจุบันเดิมอยู่ในเขตการปกครองของ อำเภอคลองสามวา ซึ่งเป็นอำเภอหนึ่งที่ขึ้นกับมณฑลกรุงเทพ[3] ต่อมาในปี พ.ศ. 2445 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้ยกท้องที่บริเวณทุ่งแสนแสบทางทิศตะวันออกของพระนครขึ้นเป็นเมืองและพระราชทานนามว่า "เมืองมีนบุรี"[3][4] อำเภอคลองสามวาจึงเปลี่ยนชื่อเป็น อำเภอเมือง[3] เนื่องจากเป็นอำเภอที่ตั้งของเมือง (จังหวัด) ใหม่แห่งนี้ จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2474 ประเทศไทยประสบปัญหาเศรษฐกิจตกต่ำ เพื่อเป็นการลดค่าใช้จ่าย ทางการจึงได้ยุบจังหวัดมีนบุรีเข้ากับจังหวัดพระนคร[3] อำเภอเมืองถูกเปลี่ยนชื่อเป็น อำเภอมีนบุรี

ในปี พ.ศ. 2505 กระทรวงมหาดไทยได้ประกาศตั้งตำบลทรายกองดินใต้โดยแบ่งพื้นที่จากตำบลทรายกองดิน[5] โดยในปีถัดมาก็ได้ขยายเขตสุขาภิบาลมีนบุรีให้ครอบคลุมทั้งอำเภอด้วย[6] ต่อมาในปี พ.ศ. 2515 มีการปรับปรุงการบริหารราชการเมืองหลวงใหม่ อำเภอมีนบุรีจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงฐานะเป็น เขตมีนบุรี ขึ้นกับกรุงเทพมหานคร[7] แบ่งพื้นที่ออกเป็น 7 แขวง

ต่อมาเขตมีนบุรีมีประชากรหนาแน่นและมีความเจริญเพิ่มขึ้น ในวันที่ 14 ตุลาคม พ.ศ. 2540 กระทรวงมหาดไทยจึงได้ประกาศแยกพื้นที่ 5 แขวงทางด้านเหนือของเขตมีนบุรีมาจัดตั้งเป็นเขตใหม่เพื่อประโยชน์แก่การปกครอง การให้บริการของรัฐ และความสะดวกของประชาชน และได้ใช้ชื่อเขตใหม่นี้ว่า เขตคลองสามวา[8] เพื่อคงชื่อในประวัติศาสตร์ไว้[9] โดยสำนักงานเขตคลองสามวาได้เปิดให้บริการตั้งแต่วันที่ 21 พฤศจิกายน พ.ศ. 2540[8][9] พร้อมกับสำนักงานเขตแยกใหม่ทางฝั่งพระนครอีก 5 แห่ง ได้แก่ เขตหลักสี่[10] เขตสายไหม[11] เขตคันนายาว[11] เขตสะพานสูง[11] และเขตวังทองหลาง[12]